Současnost a budoucnost využívání výpočetní techniky v nervové soustavě člověka - Část 1
Úvod
Civilizace na počátku 21. století má k dispozici technologie, o nichž se před sto lety člověku ani nesnilo. Pro jednotlivce je sto let sice dlouhá doba, ale ve srovnání s lidskou evolucí je takový časový úsek zanedbatelný. O zrodu informační exploze se mluví již v souvislosti s knihtiskem v patnáctém století. Podívejme se však na informační explozi pouze ve dvacátém století. Kromě jiného významně posilovala hned díky čtyřem novým technickým vymoženostem: rozmachu rádia, televize, později rozšířením počítačů a nových médií a nakonec masivním rozšířením Internetu.
Podobně jako o informační explozi se mluví o počítačové revoluci, která je v současné době pravděpodobně ještě v počátku. Současný výkon počítačů a vývoj v ostatních vědách, kterými je například neurologie či biologie, umožňuje kombinovat lidský organismus a výpočetní techniku. Výsledkem může být všestranný užitek, nebo také postupná zkáza od totálního zahlcení lidí informacemi až po zneužití technologií, které může skončit zrodem dalších totalitních režimů.
„Počítačová revoluce může být zjednodušeně rozdělena do tří fází, z nichž dvě již proběhly: Fáze zavádění a fáze prostupování. Nyní lidstvo vstupuje do třetího a současně nejdůležitějšího stádia - výkonového (pozn.: třetí fáze v originále nazvána jako 'power stage'). V souvislosti s tím se v následujících letech budou objevovat důležité etické a sociální otázky vysoké důležitosti." (Moor, 2002).
Jak J.H. Moor ve své práci uvedl, první fáze počítačové revoluce trvala přibližně do roku 1980 - přístup k výpočetní technice byl velmi omezený a manipulace s počítačem vyžadovala poměrně hluboké znalosti. V letech 1980-2000 probíhala druhá fáze - výpočetní technika byla zpřístupněna veřejnosti (především díky rapidnímu snížení ceny a vytvoření tzv. user-friendly prostředí, které neklade tak vysoké nároky na znalosti uživatele). Ve druhé fázi jsme byli též svědky masivního rozvoje internetu. Ve souvislosti s třetí fází počítačové revoluce se setkáváme také s možností budoucího upravování lidského těla pomocí kybernetických implantátů obsahujících počítačové čipy, což by mělo mít za následek zvýšení kvality a komfortu lidského života. V neposlední řadě jsou to také fyzické náhrady částí těl se zabudovaným ovládáním v podobě výpočetní techniky.
Ke třetí etapě počítačové revoluce se upírají zraky veřejnosti, médií, vlád světových velmocí a vědeckých expertů z celého světa. Lidská civilizace pravděpodobně stojí na hranici, která bude pro lidstvo větším historickým mezníkem než průmyslová revoluce. Někteří dokonce mluví o nových vývojových stádiích člověka. (Cochrane, 2008).
Implementace výpočetní techniky do nervové soustavy nachází dva směry využití:
Zlepšení zdravotní péče podmíněné zhoršeným stavem pacienta
„Průměrný věk člověka se postupem času zvyšuje a brzy bude více než 10% světové populace starší 70 let. Tito lidé však většinou trpí různými zdravotními postiženími a potřebují jistou péči. Tato změna složení obyvatel vyvíjí obrovské zatížení na lidské zdroje a tak jsou vyvíjeny stále se zvyšující požadavky na počty ošetřovatelů a pečovatelů. Současná péče je nedostačující a v budoucnu se ještě sníží počet lidí v produktivním věku, kteří budou schopni pečovat o starší." (Raj, 2006)
To je jeden z nejpodstatnějších důvodů, proč společnosti a vlády států celého světa vyvíjí takové úsilí k rozvoji techniky v oblasti kybernetiky, neurálních implantátů a podobných přístrojů. Stejně jako v případě srdečních problémů je jednodušší voperovat do těla pacienta kardiostimulátor a nechat počítač hlídat srdeční rytmus, případně ho dle potřeby automaticky upravovat.
Zlepšení kvality lidského života nepodmíněné zdravotními problémy
Předpokládá se, že člověk bude moci v blízké budoucnosti zlepšit některé ze svých vlastností právě voperováním výpočetní techniky do svého organismu. Takové vylepšení může pozitivně ovlivnit kvalitu či délku jeho života nebo jiné oblasti jeho života například prosperitu. Na druhou stranu je však nutné brát v úvahu i stinné stránky technologického pokroku, které popíši v dalších kapitolách.
Mozek
O mozku se obecně říká, že je nejsložitější a nejorganizovanější hmotou na Zemi. I přesto, jaké množství literatury bylo o mozku napsáno, zůstává pro vědce stále z velké části neznámým.
Mozek je hlavním důvodem, proč se odlišujeme od ostatních živočichů. Stalo se tak v důsledku evoluce, která trvala statisíce let. Hlavní částí mozku, která nás činí tak výjimečnými, je Neokortex - největší a nejkomplexnější část lidského mozku. Jedná se o vývojově nejmladší část mozku, kterou většina ostatních živočichů postrádá. Je považován za centrum komplexního myšlení. Díky tomu jsme schopni přemýšlet abstraktně, tvořit a rozumět umění, rozvíjet vědy jako je například filosofie atp. (Pihan, 2004), (Dubský, 2007).
Celý mozek, centrum nervové soustavy a jakási 'řídící jednotka' člověka, je orgán vážící asi 1 300 - 1 500 gramů.
„Mozek tvoří měkká šedavá hmota složená převážně z vody (78%), tuků a bílkovin. Určité mozkové funkce sídlí v přesně vymezených oblastech - centrech." (Ledvoň, 2006, s. 40).
Mozek a informace
Pro implementaci výpočetní techniky do lidského organismu a její propojení s nervovou soustavou je velmi důležité znát, jakým způsobem mozek zpracovává informace.
Například Aristoteles, uznávaný filosof, se domníval, že mozek je 'pouze' orgán, který slouží k ochlazení krve v organismu. (Šejkov, 1983, s. 5).
Ve druhém století našeho letopočtu prohlásil Galénos z Pergamu, že mozek je orgánem, ve kterém sídlí lidské vědomí. Na svou dobu to bylo velmi odvážné a kontroverzní tvrzení; byl to též jakýsi počátek poznání mozku. Dřívější vědecké poznatky o mozku z dnešního pohledu a při dnešních znalostech působí někdy až komicky.
V současné době již není pochyb, že se zde vyhodnocují veškeré podněty, se kterými se člověk během svého života setká. Díky mozku člověk žije - řídí totiž, stejně jako u živočichů, chod veškerých orgánů včetně srdce.
Ale jakým způsobem mozek funguje? Vědci v 19. století zjistili, že v této „řídící jednotce" probíhá neustále velké množství elektrochemických vzruchů o různých intenzitách a délkách trvání. Richard Caton, britský psycholog, ve výsledcích svých pokusů v roce 1875 uvedl, že elektrický proud v mozku se neobjevuje bezúčelně. Každý vzruch má svou spojitost s nějakým účinkem - např. mrkání, žvýkání, nebo také jen hledání potravy. Každý elektrický signál v mozku tedy nese určitou informaci.
V devatenáctém století bylo též zjištěno, že mozek lze rozdělit na malé části podle jejich funkcí. Vědci k tomu došli pomocí, z dnešního pohledu velmi drastických pokusů, kdy vystavovali anesteticky uspaná pokusná zvířata elektrickým šokům různých částí mozku a sledovali reakce nebo změny v jejich chování.
Pokusů, které sledovaly funkce mozku a možnosti jeho ovlivnění proběhlo velmi mnoho a ne všechny byly nevýznamné. Domnívám se, že je vhodné ještě zmínit jeden důležitý poznatek. Zveřejnil jej Walter Rudolf Hess po svém výzkumu, za který obdržel v roce 1945 Nobelovu cenu. Byl prvním vědcem, který voperoval mozkové implantáty zvířatům, která pak vystavoval elektrické stimulaci mozku bez anestetik. Jednalo se o kočky, do jejichž mozků Hess vysílal jemný elektrický proud a při pozorování zjistil, že elektrická stimulace mozku může ovlivnit živočicha nejen tělesně, ale také psychicky, přesněji jeho náladu.
Hlavním stavebním kamenem mozku je neuron. Když člověk přichází na svět, jeho mozek se skládá přibližně ze 100 milionů neuronů. Mezi jednotlivými neurony se po narození vytvářejí spojení, která jsou nazývána synapse. Každý neuron může být spojen až s několika desítkami tisíc ostatních. Tvrdí se, že v mozku se může utvořit až 100 miliard synapsí, to z něho činí nejsložitější orgán na Zemi.
Právě synapsemi probíhají elektrické vzruchy mezi jednotlivými neurony (jejich rychlost dosahuje 200 mil za hodinu). Vznikají a zanikají v průběhu celého života - důvodem jsou vnější podněty, které do mozku přicházejí. Například během čtení krátkého textu vznikne v mozku mnoho synapsí - některé zaniknou (ať dříve či později), jiné zůstanou. Ty které zůstanou, pak člověku umožní, aby si vzpomněl, co četl. (Koukolík, 2002).
Rozhraní člověk-počítač
Jak známo, mozek je nejsložitějším orgánem lidského těla. Vědci se již dlouhou dobu zabývají jeho studiem. Pro sledování mozkových aktivit a případně i jejich ovlivňování jsou vyvíjena počítačem řízená rozhraní typu člověk-počítač (tzv. Brain-computer interface nebo též Human-computer interface). Základní rozdělení rozeznává tři druhy rozhraní:
Neinvazivní
Neinvazivní metody slouží především ke sledování mozku a jsou používány při běžných lékařských vyšetřeních. Nedochází přitom k průniku do tkáně a oproti ostatním druhům nepředstavuje nijak složitou přípravu. Jelikož nedochází k přímému propojení, není neinvazivní rozhraní předmětem této bakalářské práce.
Částečně invazivní
Při užití částečně invazivních implantátů dochází sice k umístění čipu přímo do organismu, ale všechny ostatní součásti zařízení jsou vně lidského těla. Rozsah chirurgického zákroku je tedy menší a tím je minimalizováno riziko poškození organismu a také riziko vzniku infekce.
Plně invazivní
Výzkumu invazivních metod je věnována největší pozornost vědců, jelikož do budoucna je jim připisován velký potenciál. Ne pro přesné monitorování mozku a jeho činností, ale právě i pro možnost obousměrné komunikace. Vědci již vědí a v některých případech mozkových implantátů dokazují, že stejně jako u kardiostimulátorů je možné jednotlivé části neokortexu stimulovat elektrickými impulzy a tím ovlivňovat mozkovou činnost.ll
BrainGate
K voperování výpočetní techniky do lidského těla již došlo mnohokrát. Nejznámějším příkladem může být kardiostimulátor, který se běžně využívá několik desítek let. Sestrojil ho australský doktor Mark Lidwell v roce 1928. Tehdy nedocházelo k přímému voperování celého zařízení. První kardiostimulátor byl člověku do těla vpraven v roce 1960. (Kasík, 2008). V současnosti je srdeční stimulátor zcela běžným řešením pro lidi s poruchami srdečního rytmu. Zařízení se skládá z krabičky voperované pod kůži, ze které vedou dvě elektrody přímo do srdce. Srdeční rytmus je monitorován a v případě, kdy rytmus začne nepravidelně kolísat, vyšle pomocí elektrod řízené elektrické impulzy, pro jeho korekci.
Výzkum medicíny a vývoj výpočetní techniky na počátku 21. století umožňuje zajít v lékařství ještě dále. Již několik let se v médiích píše o tzv. Brain-machine interface.
V současnosti je ve stádiu testování zařízení nazvané BrainGate. Název lze do češtiny poměrně přesně přeložit jako „brána do mozku". Jedná se vytvoření rozhraní mezi člověkem a počítačem pomocí čipu voperovaného přímo do jeho mozku. Díky takovému zařízení lze ovlivňovat mozkovou činnost. Původním impulzem pro vývoj čipu bylo umožnit ochrnutým opět převzít vládu nad svým tělem a začlenit je tak zpět do běžného života ve společnosti.
V současné době mohou osoby s implantátem ovládat kolečkové křeslo, měnit televizní kanály, ovládat robotickou ruku nebo vykonávat jednoduché úkony na počítači - vše jen pouhou myšlenkou. (Chvátal, 2008). To je však podle vědců pouze začátek. Dalším cílem je propojit BrainGate s nervy v ochrnutých končetinách a získat pro ochrnuté opět vládu nad svaly. To by mělo opravdu za následek návrat do normálního života a absolutní samostatnost pacientů. (Brooks, 2003). Je však nutné doplnit, jak John Donoghue uvádí ve svém článku z roku 2006, že byly v mozku postižených zjištěny přetrvávající signály k pohybu končetin jako u zdravých lidí. (Donoghue, 2006). Je tedy možné pomocí BrainGate začít snímat signály i několik let po ztrátě končetiny.
Ke konci roku 2007 se v tisku objevila zpráva, že se vědcům v Severní Karolíně (USA) podařilo voperovat mozkový implantát do mozků několika opic a následně je přes Internet propojit s robotickýma nohama v Kjótu (Japonsko). První naděje tělesně postiženým se tedy pomalu začínají objevovat. (Monkey brains control robot llegs, 2007).
Hlavní část zařízení představuje čip osazený elektrodami, který je chirurgicky zaveden do lebky na povrch mozkové části zvané neokortex v místě, které je centrem pro ovládání končetin. Čip má čtvercový tvar o straně 4mm, z něhož vystupuje 100 elektrod o délce 1mm. Jednotlivé elektrody plní funkci jakýchsi antén. Snímají elektrické impulzy, které probíhají v daných místech. Snímání je stejné jako v případě elektorencefalografu - ten však není zaváděn přímo do mozku.
Každá myšlenka, která v mozku vznikne, je reprezentována elektrickými impulzy. Mozek produkuje příliš mnoho elektrických impulzů a zatím není dostupná technika ani lidé, kteří by byli schopni takové kvantum informací rozluštit. Proto je nutné vždy provést kalibraci čipu v mozku ještě předtím, než začne být pacientem používán. Nastavení čipu spočívá právě v rozlišení jednotlivých signálů, které rozhraní akceptuje a signálů, které bude ignorovat.
BrainGate může znamenat revoluci v medicíně. Jako každý výzkum, i tento projekt provázejí jisté komplikace. Hlavním negativním jevem, kterému vědci stále nemohou přijít na kloub, je rapidní pokles signálu několik dní až týdnů po voperování do mozku pacienta. Dalším problémem je nutná kalibrace čipu před každým testováním. U těchto dvou problémů vědci stále nepřišli na příčinu a pochopitelně tedy ani na možné řešení. To jen potvrzuje, že od běžného používání BrainGate dělí lidstvo zřejmě ještě dlouhá cesta. (Šrámek, 2004).
Brain pacemaker
Kromě BrainGate je v určitém stádiu vývoje nebo testování několik dalších druhů mozkových implantátů, které by v budoucnu mohly nalézt své praktické uplatnění. V současnosti je již poměrně běžně používané zařízení nazvané Brain pacemaker, což by se do češtiny dalo přeložit jako 'mozkový stimulátor'.
Ačkoliv Brain pacemaker funguje přibližně na stejném principu jako předchozí zařízení, jeho využití se ubírá poněkud odlišným směrem. Jeho funkce spočívá kromě monitorování především ve vysílání elektrických impulzů do mozkové tkáně v oblasti neokortexu. Ovlivňuje tak duševní rozpoložení člověka a dále je využíván i k potlačování samovolných tělesných projevů, jakými jsou například třes nebo tiky. Původně byl přístroj využíván právě k potlačování příznaků Parkinsonovy choroby. Lékaři však odhalili, že u některých pacientů nedochází k žádanému účinku potlačování příznaků, ale ke stimulaci jejich nálady. Cítili se tak uvolnění a klidní a když lékaři chtěli odejmout zařízení z organismu, odmítli. (Graham, 2005).
Deep brain stimulation a další případy nervové stimulace
Historie mozkové stimulace
Prvním vědcem, který zveřejnil své pozitivní výsledky výzkumu působení elektrického proudu na nervy mrtvých živočichů byl v 70. letech 18. století Luigi Galvani. Strhl tím určitou pozornost právě k hledání možností, jaké tento objev může poskytnout. V souvislosti s tím se objevily také dvě důležité otázky:
- Je možné elektricky stimulovat nejen nervy, ale i centrální nervovou soustavu, tedy mozek a míchu?
- Je možné stimulací různých center v mozku vyvolat odlišné fyziologické reakce?
První otázka byla zodpovězena již v roce 1809 vědcem L. Rolandem, který experimentoval účinky mozkové stimulace na odsouzencích. Výsledkem byly různé motorické reakce. (Burian, 2007).
Přelomovým bylo období 30.-40. let 20. století, kdy americký neurochirurg W. G. Penfield při svých operacích (odstraňování lézí a tumorů z oblasti mozkové) zjistil něco velmi zajímavého:
„Při elektrické stimulaci asociačních oblastí mozkové kůry byly kromě očekávaných motorických reakcí vyvolávány i komplexní živé vzpomínky, emoce či řečové reakce."
José Delgado, profesor fyziologie na univerzitě v Yale, uvádí ve své práci výsledky některých prováděných pokusů. V případě několika pacientů, u nichž bylo aplikováno nervové stimulace, došli vědci k zajímavým závěrům. Každý pacient byl vybaven mozkovým stimulátorem, spínačem stimulace a počítadlem, které evidovalo každý případ, kdy pacient dobrovolně spustil stimulaci. Každý ze zkoumaných účastníků měl na výběr několik bodů v mozku, které mohl stimulovat a počítadlo evidovalo i rozmanitost jeho výběru. Ukázalo se, že nejvyšší četnost použití měla stimulace, která u pozorovaných účastníků experimentu vyvolávala dobrou náladu a dokonce i sexuální vzrušení a představy. Rovněž se Delgadovu týmu vědců podařilo dokázat, že pomocí elektrické mozkové stimulace je možné v lidské mysli navodit celou škálu pocitů od sexuálního vzrušení přes zamilování až po záchvaty agrese. (Delgado, 1969).
Na počátku 50. let americký kontroverzní neurolog Heath začal běžně implantovat mozkové stimulátory duševně nemocným lidem. Snažil se právě o léčbu stimulací nervového centra rozkoše a ve většině případů se setkal s podstatným zlepšením jejich zdravotního stavu. Díky stimulaci se měnila pacientova nálada i osobnost.
Na konci padesátých let dvacátého století se J. Delgado zapsal do vědecké historie jako vynálezce zařízení zvaného „stimoceiver". Jednalo se o mozkový implantát, který bylo možné používat bez jakéhokoliv kabelového propojení pouze prostřednictvím rádiových vln. (Keiper,2006).
V polovině 70. let experimentoval Delgado jako první se zpětnovazebným propojením stimulace a snímání aktivity mozku. (Delgado, 1975). Snímané vzorce mozkové aktivity byly v reálném čase zpracovány externím počítačem a na jejich základě byla provedena stimulace s různou charakteristikou (intenzita, frekvence) v různých oblastech mozku (v mozku bylo implantováno několik elektrod najednou).(Burian, 2007).
V 80. letech vědecké pokusy dokázaly, že elektromagnetické impulzy vysílané do mozku mohou odstraňovat symptomy dalších vážných nervových onemocnění. Léčba se nazývá 'hluboká mozková stimulace' (Deep brain stimulation, též DBS) a běžně se používá již více než 20 let. V roce 2002 se začala stimulace používat i k potlačování příznaků Parkinsonovy choroby, kde je tato léčba díky výsledkům považována za převratnou. Využívá se právě výše zmíněného mozkového stimulátoru.
Při pokusech prováděných na zvířatech bylo zjištěno, že stimulace může též příznivě ovlivnit snižování hmotnosti jedince. V současné době je stimulace experimentálně použito k léčbě obezity jednoho muže. V průběhu léčby se však objevily zvláštní vedlejší účinky. Pacientovi se rapidně zlepšila paměť, začal si vybavovat velmi staré vzpomínky. (Deep stimulation 'boosts memory', 2008). Testy paměti, které podstoupil ukázaly mnohem lepší výsledky než před počátkem léčby. Vědci tak odhalili, že stimulace jistých mozkových částí může pozitivně ovlivnit lidskou paměť, což je pro budoucí výzkum a využití velkou výzvou. Jiným prokázaným účinkem DBS je například potlačení některých poruch řeči. (Suchomel, 2008).
Další z pokusů, které prováděl Delgado, se týkal vlivu elektrické mozkové stimulace na lidskou motoriku. Zkoumaný účastník byl požádán, aby se snažil držet natažené prsty na ruce. Po spuštění stimulace se však prsty okamžitě ohnuly. Zkoumaný jedinec pak odpověděl Delgadovi následující větu, která dle mého názoru vystihuje moc a potenciál elektrické mozkové stimulace:
„Myslím, doktore, že Vaše elektřina je silnější než má vůle." (Delgado, 1975).
BlueBrain
Projekt Blue Brain s tímto tématem souvisí jen okrajově; nejedná se o přímou implementaci techniky do lidského organismu. Přesto se domnívám, že by neměl být ponechán bez pozornosti, jelikož tento výzkum napomáhá odhalit dosud nevyřešená tajemství mozku. Projekt je financován firmou IBM, která poskytuje techniku - superpočítač Blue Gene. V roce 2005, kdy projekt vznikl, dokázal tento počítač provést 35 bilionů operací za vteřinu. V současnosti (k 20.11.2007) dosahuje výkonu 478 miliard operací za vteřinu a je nejvýkonnějším počítačem na světě. (David, 2007).
Hlavním cílem projektu Blue Brain je výzkum mozku a procesů probíhajících uvnitř. Vědci se prostřednictvím počítače snaží o trojrozměrnou simulaci mozku na molekulární úrovni. Takový náhled do nervového centra člověka umožní pokrok v dalších výzkumech. Podle vedoucího projektu Henryho Markrama by mělo být dosaženo funkčního modelu mozku do roku 2015. Model by měl umožnit simulaci v reálném čase, což znamená, že 1 vteřina mozkové aktivity bude zobrazena během jedné vteřiny. Někteří Markramovi kolegové jsou však k projektu velmi skeptičtí a domnívají se, že lidský mozek není prozkoumán natolik, aby bylo možné vytvořit jeho elektronický model. (IBM Blue Gene, 2007), (Blue brain project, 2007), (Černý, 2007).
Z hlediska informací je projekt nesmírně náročný, jelikož během jedné vteřiny je počítačem vygenerováno až několik set gigabytů dat, které je nutno vždy ještě podrobně analyzovat. (Kruglinski, 2007).
Již před koncem roku 2006 se vědcům pomocí počítače Blue Gene podařilo napodobit funkční jednotku mozku - neokortex.
Kevin Warwick
Kevin Warwick je profesorem kybernetiky na britské univerzitě v Readingu. Přednáší o umělé inteligenci, robotice a biomedicínském inženýrství. Nutno zmínit, že několikrát ročně přednáší i na ČVUT v Praze. Jeho vědecká činnost však dosahuje mnohem dále. Podílí se na výzkumu a vývoji zařízení schopného propojit lidskou mysl s počítačem a díky tomu je také jakousi mediální špičkou tohoto oboru. Do podvědomí veřejnosti se zapsal především svými experimenty, které se pokusím v několika větách nastínit.
Projekt "Cyborg 1.0"
Warwick udělal pro výzkum kybernetiky také velký krok kupředu - v roce 1998 si nechal do levého předloktí voperovat silikonový čip (viz. Příloha č. 1). Během tohoto experimentu bylo zjištěno, že čip je schopen vysílat signály ostatním počítačům a též signály přijímat. Díky komunikaci čipu s okolní technikou se před Warwickem automaticky otevíraly dveře, rozsvěcela světla v místnostech, dokonce se i při jeho příchodu do pracovny počítač sám přihlásil do sítě a zkontroloval příchozí elektronickou poštu.
Čip, který byl využit k experimentu byl uzavřen ve skleněné kapsli o rozměrech 23x3mm a zařízení uvnitř fungovalo na principu RFID (Radio Frequency Identification), užívaném též v knihovnách nebo obchodech po celém světě. Uvnitř kapsle byla umístěna elektromagnetická cívka a několik silikonových čipů. V momentě, kdy kapsle přijímá signál o určité frekvenci, cívka začne vytvářet elektrický proud, kterým je napájen vnitřní okruh. Následně je jako odpověď čipem zpětně vysílán signál nesoucí informaci o délce 64-bitů.
Právě tento unikátní kód fungoval v systému univerzity v Readingu a ve Warwickově domě jako klíč. Záleží pak už jen na instalovaných zařízeních a přístupových právech každého čipu - možností je mnoho. Systém pracoval na stejném principu jako v současné době bezpečnostní branky v obchodech a knihovnách. Když se nositel čipu přiblížil k některému ze zařízení, došlo k výměně informací a daný přístroj se následně zachoval dle svého programu - rozsvítil světla, odemkl dveře atp.
Implantát nebyl napojen na nervovou soustavu a tedy, po dobu devíti dnů, kdy měl Warwick čip zabudovaný v ruce, jeho organismus nebyl nijak ovlivněn. Nebylo tedy bezpodmínečně nutné čip zavádět do tkáně. Hlavním cílem bylo zjistit, jak se implantát v těle chová, jaký je příjem signálu a také jak je organismem přijat. Warwick podstoupil poměrně velké riziko, jelikož v té době nebylo známo, jak je skleněná kapsle odolná. Pokud by se stalo, že by se obal čipu porušil, hrozila by jeho nositeli prudká otrava krve.
Projekt "Cyborg 2.0"
O čtyři roky později, v březnu roku 2002 se Kevin Warwick zúčastnil dalšího experimentu. Tentokrát podstoupil podstatně složitější operaci. V jeho levém předloktí bylo vytvořeno nervové rozhraní, do něhož chirurgové vložili čip (viz. příloha č. 2), který tak byl přímo napojen na hlavní nerv vedoucí předloktím. Tentokrát se poprvé v dějinách lidstva jednalo o přímé obousměrné propojení počítače a centrální nervové soustavy člověka.
Nervové rozhraní umožnilo obousměrnou komunikaci mezi člověkem a počítačem - čip snímal aktivitu napojených nervů a zároveň mohl nervy stimulovat vysíláním elektrických impulzů.
Experiment trval 96 dní a během této doby proběhly různé další testy. Jelikož čip dokázal reagovat s okolními počítači, nebylo nijak složité připojit ho k Internetu, kde byl označen vlastní IP adresou. Právě přes Internet byl čip experimentálně připojen postupně k několika robotickým rukám v laboratořích po celém světě. Řídící jednotka robotické ruky pouze přijímala signály, které konvertovala do příkazů k pohybům. Výsledkem bylo, že robotická ruka kopírovala pohyby Warwickovy ruky. Zpočátku se nejednalo o složité pohyby - pouze sevření ruky v pěst a opět její rozevření. I to však znamenalo velký krok ve výzkumu.
Dalším významným pokusem bylo propojení čipu s elektrickým vozíkem. Po nutném nastavení toto spojení umožnilo Warwickovi ovládat vozík pouhými pohyby ruky.
Warwickova manželka Irena se do experimentu zapojila také a nechala si do ruky voperovat čip stejného typu. Následně vědci vzájemně propojili oba čipy a umožnili tak nový způsob komunikace mezi dvěma lidmi.
Význam experimentů
Tyto experimenty byly v některých případech veřejností hodnoceny jako bezvýznamné pro vědu a výzkum. Sám Warwick však uvádí, že tyto pokusy jsou velmi užitečné při pomoci tělesně postiženým, ať už se jedná o lidi ochrnuté, nebo po amputaci končetiny. Vývoj rozhraní člověk - počítač může dle Warwickova přesvědčení v budoucnu pomoci celé lidské populaci v mnoha směrech. (Warwick, 2006).
Implantáty napojené na centrální nervovou soustavou mají velký potenciál a možnosti jejich využití nejsou ještě zcela známy. Podle Warwicka je právě rozhraní člověk - počítač branou, která člověku otevře nové horizonty.
Sám Warwick prohlásil, že výzkum by se neměl ubírat tolik směrem k umělým vylepšením lidského těla. Pravý potenciál se skrývá přímo v úpravách nejsložitějšího orgánu - mozku. Jednou z těchto „úprav" může být například nový druh mezilidské komunikace.
Tím, že se podařilo propojit implantáty ve dvou různých lidech tak, aby jejich nervové soustavy na sebe vzájemně reagovaly, vědci dokázali, že takový způsob komunikace může být v budoucnosti naprosto běžný. Kevin Warwick také prohlásil, že pokud má mít dlouhodobý cíl své kariéry, pak je to vývoj mezilidské komunikace pomocí myšlenek. Nervová soustava je nositelem mnoha informací a je jen otázkou času, kdy se podaří je efektivně filtrovat.
Dalším z možných způsobů obohacení mozku pomocí techniky může být například kalkulačka. Je známo, že lidský mozek nemá bohaté analytické schopnosti. Co se týče matematiky, mozek dokáže provádět jen vcelku banální výpočty. V případě počítačového čipu by jakákoliv matematická operace byla otázkou několika milisekund. To je podle Warwicka pouhým vrcholem ledovce. Pokud by se podařilo vědcům rozluštit jednotlivé procesy probíhající v mozku, bylo by pak možné vyvinout počítačové čipy, které by nahrazovaly nebo zlepšovaly různé mozkové činnosti.
Výše jsem zmínil zařízení typu RFID, které se používá při evidenci a ochraně zboží v obchodech. Právě Warwickův experiment vyvolal kontroverzní debaty v odborné i laické veřejnosti. Elektronické nosiče informací v těle člověka mohou přinést mnoho užitečného, ale zároveň jsou velkou hrozbou. V současné době se běžně využívá čipů přenášejících informace o velikosti 64 bitů. Rozvoj čipů RFID však umožňuje přenos informací o velikosti několika kilobitů. Vědci často mluví o využití RFID v budoucnosti člověka. Takové čipy by mohly být využity k přenosu osobních informací užitečných k identifikaci osob. Proti tomu se však mnoho lidí bouří kvůli nebezpečí zneužití osobních údajů.
Kevin Warwick se ve svých pracích a přednáškách zabývá též teoretickou stránkou výzkumu a snaží se odhadnout budoucí směry vývoje a možné hrozby. Právě rizika, o kterých informuje veřejnost, jsou důvodem, proč bývá někdy označován jako tvůrce sci-fi literatury. Domnívá se, že člověk bude během několika příštích desítek let využívat obohacování organismu pomocí počítačových zařízení, která budou pracovat na bázi umělé inteligence. Právě její vývoj ho nenechává klidným. Umělá inteligence se stále vyvíjí a Warwick zastává zajímavý názor - v určitém stádiu vývoje umělé inteligence je velmi pravděpodobné, že si počítač uvědomí sám sebe. Pro člověka to bude vrcholná fáze výzkumu vědy a techniky. Zároveň si však počítač může uvědomit, že jeho soběstačnost již není vázána na člověka. A tak by se mohlo teoreticky stát, že by se veškerá počítačová technika vymkla kontrole a začala by žít svým vlastním a svobodným „životem".
Další otázkou, kterou se Warwick a ostatní vědci zabývají, se pochopitelně stalo bádání, kdy přijde tento okamžik uvědomění si sama sebe.
Seznam použité literatury:
1. AUTHER, Jennifer. 1999. Brain 'pacemaker' may prevent epileptic seizures. CNN [online]. Akt. 1999-08-25. [cit. 2007-12-20]. Dostupné z www: <https://edition.cnn.com/HEALTH/9908/25/brain.pacemaker/>.
2. BLAŽEK, Jakub. 2006. Porovnání procesů probíhajících v lidském mozku a počítači. Brno : Masarykova univerzita, Filozofická fakulta, Kabinet knihovnictví, 2006. 76 s. Vedoucí diplomové práce PhDr. Michal Lorenz.
3. Blue Brain project. 2007. [online]. Akt. 2007-11-26. [cit. 2007-12-01]. Dostupné z www: <https://bluebrain.epfl.ch/>.
4. BROOKS, Rodney. 2003. Brain implants. Skews me : Collective of the arcane [online]. Akt. 2003-12-10. [cit. 2007-03-10]. Dostupné z www: <https://www.skewsme.com/implants.html>.
5. BURIAN, Jan. 2007. Perspektivy mozkové stimulace. Science World [online]. Akt. 2007-06-27. [cit. 2007-07-20]. Dostupné z www: <https://www.scienceworld.cz/sw.nsf/ID/5F4B9EB439F7C815C12573060038D822?OpenDocument&cast=1>.
6. CERQUI, Daniela, WARWICK, Kevin. 2008. Prospects for Thought Communication. In DUQUENOY, Penny, et al. Ethical, Legal and Social Issues in Medical Informatics. Ideal Group Inc, 2008. s. 273-284. ISBN 1599047802.
7. COCHRANE, Peter; PEARSON, Ian; WINTER, Chris. 2008. The Evolution of Mankind. In COCHRANE, Peter. Peter Cochrane [online]. Akt. 2008-07-05. [cit. 2008-07-05]. Dostupné z www: <https://www.cochrane.org.uk/opinion/archive/articles/the-evolution-of-mankind.php>.
8. ČERNÝ, Michal. 2007. Jak rychlé jsou nejrychlejší superpočítače?. 21. století : Revue objevů, vědy, techniky a lidí. [online]. 2007. Akt. 2007-02-19. [cit. 2008-01-10]. Dostupné z www: <https://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2007021911>.
9. DAVID, Adam. Blue Gene útočí na petaflop!. ExtraHardware.cz [online]. Akt. 2007-11-20. [cit. 2007-12-01]. Dostupné z www: <https://www.extrahardware.cz/blue-gene-utoci-na-petaflop>.
10. DELGADO, José M. R. 1969. Physical Control of the Mind : Toward a Psychocivilized Society. World Perspectives. 1969. Vol. 41. Dostupné také z www: <https://www.wireheading.com/delgado/index.html>.
11. DELGADO, José. 1975. Perspectives on Psychology : Introductory Readings. [s.l.] : Kevin Pyle Illustration, 1975. s. 71. Dostupné také z www. <https://www.kevinpyleillustration.com/images/Physical%20Control.pdf>.
12. Deep stimulation 'boosts memory'. 2008. BBC News [online]. Akt. 2008-01-30. [cit. 2008-02-12]. Dostupný z www: <https://news.bbc.co.uk/2/hi/health/7213972.stm>.
13. DONOGHUE, J. 2006. Controlling Movement Through Thought Alone. In Brown University. Media Relations : Public affairs and university relations [online]. Akt. 2006-07-12. [cit. 2008-04-12]. Dostupné z www: <https://www.brown.edu/Administration/News_Bureau/2006-07/06-002.html>.
14. DUBSKÝ, Milan. 2007 Vztah smyslů a mozku. In Pozitivní noviny. [online]. Akt. 2007-03-09. [cit. 2007-12-23]. Dostupné z www: <https://www.pozitivni-noviny.cz/cz/clanek-2007030020>.
15. DVORSKY, George. 2004. Evolving towards telepathy : Demand for increasingly powerful communications technology points to our future as a "techlepathic" species. In Hieronimus & Company. 21st Century Radio [online]. Akt. 2004-04-26. [cit. 2007-12-20]. Dostupné z www: <https://www.21stcenturyradio.com/articles/05/0103318.html>.
16. GASSON, Mark; WARWICK, Kevin. 2004. Practical Interface Experiments with Implant Technology. Lecture Notes in Computer Science. 2004, vol. 3058, s. 7.16. ISSN 0302-9743.
17. GASSON, Mark; SPIERS, A. J.; WARWICK, Kevin. 2007. Therapeutic potential to cerebral cortex implantable devices. In SAKAS, D. E., et al. Operative Neuromodulation. Springer, 2007, s. 529-535. ISBN 978-3-211-33080-7.
18. GOODHEW, Ian. 2005. Kevin Warwick [online]. Reading : The University of Reading, 2005 , Akt. 2005-09-22 [cit. 2007-12-05]. Dostupný z WWW: <https://www.kevinwarwick.com/index.asp>.
19. GRAHAM, Marty. 2005. Brain 'Pacemaker' Tickles Your Happy Nerve. Wired [online]. Akt. 2005-07-23. [cit. 2007-09-11]. Dostupné z www: <https://www.wired.com/science/discoveries/news/2007/05/nerve>.
20. CHVÁTAL, Jaroslav. 2008. Očipovaná budúcnosť. Matrix-2001.cz : Internetové stránky spisovatele, publicisty a badatele Jaroslava Chvátala. [online]. Akt. 2008-01-17. [cit. 2008-04-12]. Dostupné z www: <https://www.matrix-2001.cz/v2/default.aspx?aid=2506>.
21. IBM Bule Gene - trojrozměrný digitální model mozku. Notebook.cz [online]. Akt. 2005-05-05. [cit. 2007-12-20]. Dostupné z www: <https://notebook.cz/clanky/tiskova-zprava/2005/050606-IBM-Blue-Gene-3d-brain/>.
22. JEDLIČKOVÁ, Petra. Svět podle Kevina Warwicka. Ikaros [online]. 1999, roč. 3, č. 9 [cit. 2008-02-18]. Dostupný z www: <https://www.ikaros.cz/node/419>. URN-NBN:cz-ik419. ISSN 1212-5075.
23. KASÍK, Pavel. 2008. Srdce na baterky : od žabích stehýnek ke kardiostimulátoru. Idnes.cz [online]. 2008, akt. 2008-02-16 [cit. 2008-04-12]. Dostupné z www: <https://technet.idnes.cz/srdce-na-baterky-od-zabich-stehynek-ke-kardiostimulatoru-pzz-/tec_technika.asp?c=A080213_213237_tec_technika_pka>.
24. KEIPER, A. 2006. The Age of Neuroelectronics. The New Atlantis : A journal of technology & society. [online]. Winter 2006, No. 11, p. 4-41. [cit. 2008-01-10]. Dostupné z www: <https://www.thenewatlantis.com/publications/the-age-of-neuroelectronics>.
25. KOUKOLÍK, František. 2002. Kam se hrabe počítač. ABC : časopis generace 21. století. 2002, roč. 10, č. 09. Dostupné také z www: <https://www.iabc.cz/scripts/detail.php?id=3320>. ISSN 0322-9580.
26. KRUGLINSKI, Susan, [et. al]. 2007. The 6 most important experiments in the world. Discover [online]. Akt. 2007-11-14. [cit. 2007-12-20]. Dostupné z www: <https://discovermagazine.com/2007/dec/the-6-most-important-experiments-in-the-world>.
27. LEDVOŇ, Josef. 2006. Informace jako psychofyziologický jev a proces. Brno : Masarykova univerzita, Filozofická fakulta, Kabinet knihovnictví, 2006. 105 s. Vedoucí diplomové práce PhDr. Michal Lorenz.
28. McCULLAGH, Declan. 2000. Kurzweil : Rooting for the machine. Wired [online]. Akt. 2000-03-11. [cit. 2008-06-20]. Dostupné z www: <https://www.wired.com/science/discoveries/news/2000/11/39967>.
29. Monkey brains control robot legs. New Scientist [online]. 2007, vol. 196, iss. 2631.
30. MOOR, J.H. 2001. The future of computer ethics : You ain't see nothin' yet! Ethics and Information Technology. 2001, Vol. 3, No. 2, p. 89-91. ISSN 1388-1957.
31. PIHAN, Roman. 2004. Psychologie ve fotografii. In Pihan, Roman. FotoRoman : Roman Pihan's photography page. [online]. Upd. 2004-04-14. [cit. 2007-12-20]. Dostupné z www: <https://www.fotoroman.cz/techniques/photo_psycho.htm>.
RAJ, Reddy. 2006. Robotics and Intelligent Systems in Support of Society. IEEE Intelligent Systems. 2006, Vol. 21, No. 3. p. 24-31. Dostupné také z www: <https://www.rr.cs.cmu.edu/IEEE%20paper%20on%20Robotics%20and%20IS%20for%20society.pdf>.
32. SUCHOMEL, Jiří. 2008. Stimulace mozku může zlepšit paměť. In Český rozhlas : Leonardo [online]. Akt. 2008-01-31. [cit. 2008-02-01]. Dostupné z www: <
—————